Dokonca aj v škole na kurze botaniky (6. ročník) bola štruktúra semena pomerne jednoduchou a zapamätateľnou témou. V skutočnosti tento generatívny orgán rastliny vznikol ako výsledok dlhého evolučného procesu a má zložitú a jedinečnú štruktúru. V našom článku zvážime vlastnosti jeho štrukturálnych častí, štruktúru dvojklíčnolistového semena a tiež určíme biologickú úlohu semien rastlín.
Vzhľad semena v procese evolúcie
Rastliny neboli vždy schopné vytvárať semená. Je známe, že život vznikol vo vode a riasy boli prvé rastliny. Mali primitívnu štruktúru a rozmnožovali sa vegetatívne – časťami stélky a pomocou špecializovaných mobilných buniek – zoospór. Ako prvé pristáli na súši nosorožce. Tie sa, podobne ako ich budúci nástupcovia – vyššie výtrusné rastliny, rozmnožovali pomocou výtrusov. Na vývoj týchto špecializovaných buniek však bola potrebná voda. Preto, keď sa zmenili podmienky prostredia, znížil sa aj ich počet.
Ďalším evolučným krokom bolo objavenie sa semena. Bol to obrovský krok vpred pre adaptáciu a rozšírenie mnohých druhovrastliny. Vonkajšia a vnútorná štruktúra semena určuje spoľahlivú ochranu embrya, obklopeného zásobou vody a živín. To znamená, že zvyšujú životaschopnosť a druhovú rozmanitosť flóry planéty.
Proces tvorby semien
Uvažujme tento proces na príklade skupiny rastlín, ktorá je dominantná v modernom svete. Ide o zástupcov oddelenia Angiosperms. Všetky tvoria kvet – najdôležitejší generatívny orgán. V jeho piestiku je vajíčko a prašníky tyčiniek obsahujú spermie. Po procese opelenia, t.j. prenos peľu z prašníka tyčiniek do blizny piestika, spermie sa pohybujú po zárodočnej trubici do vaječníka tyčinky, kde dochádza k procesu splynutia gamét - oplodneniu. V dôsledku toho sa vytvorí embryo. Keď sa druhá spermia spojí s centrálnou zárodočnou bunkou, vytvorí sa rezervná živina. Nazýva sa aj endosperm. Štruktúru semena dotvára silný vonkajší obal. Takáto štruktúra je základom pre vývoj budúceho rastlinného organizmu.
Vonkajšia štruktúra semien
Ako už bolo spomenuté, vonkajšia strana semena je pokrytá šupkou. Je dostatočne hustý, aby ochránil embryo vo vnútri pred mechanickým poškodením, teplotnými zmenami a prenikaním škodlivých mikroorganizmov. Ale farba semien sa veľmi líši: od čiernej po jasne červenú. Táto štruktúra semena sa dá ľahko vysvetliť. V niektorých rastlinách farba slúži ako kamufláž. Napríklad, aby ich vtáky po výsadbe nevideli v pôde. Na druhej strane iné rastliny,prispôsobené na šírenie semien rôznymi živočíchmi. Spolu s nestrávenými zvyškami potravy ich vylučujú ďaleko za biotopom materskej rastliny.
Vnútorná štruktúra semena
Hlavnou súčasťou každého semena sú klíčky. Toto je budúci organizmus. Preto sa skladá z rovnakých častí ako dospelá rastlina. Sú to zárodočný koreň, stonka, list a púčik. Štruktúra semien rôznych rastlín sa môže výrazne líšiť. Vo väčšine z nich sa rezervné živiny hromadia v endosperme. Je to škrupina, ktorá obklopuje embryo, chráni a vyživuje ho počas celého obdobia individuálneho vývoja. Existujú však prípady, keď počas procesu dozrievania a klíčenia semena úplne spotrebujú látky endospermu. Potom sa hromadia najmä v mäsitých častiach embrya. Nazývajú sa kotyledóny. Takáto štruktúra je typická napríklad pre tekvice alebo fazuľu. Ale v pastierskej kapsičke sa zásoba látok sústreďuje v tkanive zárodočného koreňa. Odlišujú sa aj semená rôznych systematických skupín rastlín.
Vlastnosti semien nahosemenných rastlín
Vonkajšia a vnútorná štruktúra semena tejto skupiny organizmov je charakteristická tým, že proces tvorby a vývoja embrya prebieha na povrchu obalu semena. Okrem hlavných častí majú semená gymnospermov pterygoidný membránový výrastok. Pomáha šíriť semená týchto rastlín pomocou vetra.
Viacjednou z vlastností semien nahosemennej rastliny je trvanie ich tvorby. Aby sa stali životaschopnými, malo by to trvať štyri mesiace až tri roky. Proces dozrievania semien prebieha v šiškách. Vôbec nejde o ovocie. Sú to špecializované úpravy úniku. Niektoré ihličnaté semená môžu byť uložené v šiškách po celé desaťročia. Po celú dobu si zachovávajú svoju životaschopnosť. Aby semená padli do zeme, šupiny šišky sa samy otvárajú. Zdvihne ich vietor a niekedy ich prenesie na značné vzdialenosti. Ak sú šišky mäkké, navonok pripomínajúce orechy, neotvárajú sa samy, ale pomocou vtákov. Obzvlášť rád si pochutnáva na semienkach, rôznych druhoch sojok. To tiež prispieva k presídľovaniu zástupcov oddelenia pre telocvične.
Samotný názov tejto systematickej jednotky naznačuje, že embryo budúcej rastliny je nedostatočne chránené. Prítomnosť endospermu totiž zaručuje iba vývoj semena. Ale šišky mnohých rastlín sa otvárajú počas nepriaznivých vývojových podmienok. Keď sa semená dostanú na povrch pôdy, sú vystavené nízkym teplotám a nedostatku vlahy, takže nie všetky vyklíčia a dajú vzniknúť novej rastline.
Vlastnosti semien kvitnúcich rastlín
V porovnaní s nahosemennými rastlinami majú zástupcovia kvitnúceho oddelenia množstvo významných výhod. K tvorbe ich semien dochádza vo vaječníku kvetov. Toto je najrozšírenejšia časť piestika a dáva vznik plodu. Výsledkom je, že semená sa v nich vyvíjajú. Sú okružené tromi vrstvami oplodia, ktoré sa líšia svojimi vlastnosťami afunkcie. Zvážte ich štruktúru na príklade kôstkovice slivkovej. Vonkajšia kožovitá vrstva chráni pred mechanickým poškodením a zaisťuje celistvosť. Medium je šťavnaté a mäsité. Vyživuje a dodáva zárodku potrebnú vlhkosť. Vnútorná skostnatená vrstva je dodatočnou ochranou. Vďaka tomu majú semená všetky potrebné podmienky pre vývoj a klíčenie aj za nepriaznivých okolností.
Semená jednoklíčnolistových rastlín
Štruktúra semena jednoklíčnolistových rastlín sa dá veľmi ľahko určiť. Ich embryo pozostáva iba z jedného kotyledónu. Tieto časti sa tiež nazývajú zárodočné vrstvy. Všetky rastliny z čeľade obilnín, cibule a ľalie sú jednoklíčnolistové. Ak necháte naklíčiť semená kukurice alebo pšenice, čoskoro sa z každého zrna na povrchu pôdy vytvorí jeden lístoček. Toto sú kotyledóny. Skúšali ste rozdeliť zrnko ryže na niekoľko kusov? Prirodzene, je to nemožné. Je to preto, že jeho embryo je tvorené jedným kotyledónom.
Dicot Seeds
Semená čeľadí Rosaceae, Solanaceae, Asteraceae, strukovín, kapusty a mnohých ďalších čeľadí majú trochu odlišnú štruktúru. Aj na základe názvu sa dá ľahko uhádnuť, že ich embryo pozostáva z dvoch kotyledónov. Toto je hlavná systematická vlastnosť. Štruktúru semien dvojklíčnolistových rastlín je dobre vidieť aj voľným okom. Napríklad slnečnicové semienko je ľahko rozdelené na dve rovnaké časti. Toto je kotyledón jeho embrya. Štruktúru dvojklíčnolistového semena vidieť aj z mladých semenáčikov. Skúste si doma naklíčiť semienka fazule obyčajnej. A uvidíte, ako sa nad zemou objavia dva plodolisty.
Podmienky klíčenia semien
Štruktúra semien dvojklíčnolistových rastlín, ako aj zástupcov iných systematických jednotiek tejto ríše voľne žijúcich živočíchov, určuje prítomnosť všetkých potrebných látok pre vývoj embrya. Na klíčenie sú však potrebné ďalšie podmienky. Pre každú rastlinu sú úplne iné. Po prvé, je to určitá teplota vzduchu. Pre teplomilné rastliny je to +10 stupňov Celzia. Ale ozimná pšenica sa začína rozvíjať už pri + 1. Potrebná je aj voda. Vďaka nemu zrno napučí, čím sa zrýchlia procesy dýchania a metabolizmu. Živiny sa premieňajú na formu, v ktorej ich môže plod absorbovať. Prítomnosť vzduchu a dostatok slnečného svetla sú ďalšie dve podmienky pre klíčenie semena a vývoj celej rastliny, pretože bez nich nie je možná fotosyntéza.
Semená a ovocie
Každý plod obsahuje semená. Štruktúra semien vyšších rastlín je takmer identická. Ale plody sú rozmanitejšie. Prideľte suché a šťavnaté ovocie. Líšia sa štruktúrou vrstiev, ktoré sa nachádzajú okolo semena. V sukulentoch je jedna z vrstiev perikarpu nevyhnutne mäsitá. Slivka, broskyňa, jablko, malina, jahoda… Tieto dobroty miluje každý práve preto, že sú šťavnaté a sladké. V suchom ovocí je oplodie kožovité alebo osifikované. Jeho vrstvy sa zvyčajne spájajú do jednej,spoľahlivo chráni semená vo vnútri. Krabica maku, struk horčice, zrnko pšenice majú presne takú štruktúru.
Biologická úloha semien
Väčšina rastlín na planéte používa semená na rozmnožovanie. Štruktúra semien moderných rastlín je výsledkom dlhého vývoja. Tieto generatívne orgány obsahujú embryo a zásobu látok, ktoré zabezpečujú jeho rast a vývoj aj za nepriaznivých podmienok. Semená majú úpravy na šírenie, čo zvyšuje ich šancu na prežitie a usadzovanie.
Semeno je teda výsledkom procesu oplodnenia. Ide o štruktúru pozostávajúcu z embrya, rezervných látok a ochrannej šupky. Všetky jej prvky plnia určité funkcie, vďaka ktorým skupina semenných rastlín zaujala dominantné postavenie na planéte.
